旅客列车是人们出行的重要交通工具之一，随着我国国民经济的发展，信息化时代的到来，车辆能否安全运行已经成为人们关注的焦点。在高速状态下列车车辆能否安全地停下来是安全运行的一个关键，在车辆方面上就是解决制动问题。在这样的前提下，对车辆制动系统的研究就显得必然和重要。 本次设计的任务是实时监测列车车辆的运行速度，并根据车辆制动状态，自动控制车辆的制动系统，实现车辆的制动安全防护。所以本次设计设计了一种基于ARM——高性能嵌入式微处理器、CPLD——新型高性能可编程逻辑器件、CAN总线——有效支持分布/实时控制的串行通信网络和μC/OS-II操作系统的车辆制动自动监控系统。文中介绍了车辆制动控制原理、对系统进行了总体的方案设计，介绍了嵌入式系统开发的原理及设计方法，着重讲解了以Samsung公司32位嵌入式微处理器S3C44BOX为核心的系统软硬件设计方案，并开发了基于μC/OS-II操作系统的应用程序。 应用程序模块主要包括远程通讯模块、数据采集模块、数据处理与传输模块、部件寿命记录模块、故障参数监视和报警模块。远程通讯模块将车辆制动状态以CAN总线的通讯方式上传给机车控制室主机；数据采集模块由具有高速逻辑处理能力的CPLD自动实现数据采集及电平转换，ARM控制数据采集的启动和采集结束后对数据的处理或传输；在部件寿命记录模块中电磁阀的动作次数、通电使用时间和总时间以及各传感器的通电时间和使用总时间可每隔一段时间记录下来，掉电后也不会丢失，可以作为故障发生、诊断、排除和维护的数据依据。 在实验室及模拟实验台上经过多次软、硬件结合的调试改进过程，本次设计基本上实现了车辆制动自动监控系统的功能，制动缸压力的控制特性及控制精度得到了有效的提高，在实验室调试中实现了车辆制动系统的故障检测和报警及部件的寿命记录等功能，验证了设计方案的可行性及合理性，达到了预期的设计效果。
上传时间： 2013-07-17
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近年来，嵌入式技术发展迅速，已经渗透到工业控制、智能设备以及电子消费品等人们日常生活的各个领域，而Internet技术也取得了巨大的发展，为人们所广为接受，于是嵌入式技术和Internet技术相结合形成的嵌入式Internet技术适时地出现了，并且成为实现远程控制、信息共享的关键技术。 本文首先阐述了课题研究的背景、目的和意义，以及嵌入式TCP/IP协议栈研究的现状，然后分析了嵌入式操作系统μ C/OS-Ⅱ的工作原理并描述了把它移植到LPC2210上的过程，为嵌入式TCP/IP协议栈实现提供了操作系统支持。接着，针对嵌入式协议栈的特殊需求，详细分析并采用了零拷贝技术、跨层技术等对LwIP协议栈进行了有效的裁剪和优化，结合μ C/PS-Ⅱ设计了一种紧凑的协议栈工作模型和内存管理机制。并且结合μ C/OS-Ⅱ设计了协议栈的工作模型和内存管理机制。在驱动程序的基础上实现了对LwIP中的IP协议、ARP协议、ICMP协议、UDP协议和TCP协议等几个协议栈的裁剪和优化。并分析了它们的安全漏洞及基于这些漏洞的攻击方式，在这个基础上提出了如攻击检测算法等填补漏洞和抵抗攻击的一些技术和措施。最后在目标板上成功移植了优化后的LwIP。 本文同时还设计了一种能够提供足够多软定时器资源的算法。在不需要操作系统支持的情况下，软定时器可以给多任务的系统提供足够的定时服务，而且不影响中断处理时间。并且具有自动回调功能，启动一次以后就可自动调用定时器。此软定时器使用方便且易移植，大大方便了本课题多次使用定时器的需要。课题结合具体项目“蓄电池状态记录仪的设计”，分析了它的各个功能模块，设计了其系统结构。对各个功能模块的设计与实现进行了代码编写和测试，借助于TFTP服务器实现了基于协议的嵌入式目标板和PC机间的网络通信。 本课题经过几个月的软硬件设计和现场测试，已实现了最初的设计目标。构建出了实验硬件平台和一个多任务多协议的基本实时系统框架。以后的开发者可以不必深入了解μ C/OS-Ⅱ实时操作系统和嵌入式TCP/IP协议栈的情况下就可以方便的创建一个嵌入式网络控制系统，并能在平台上开发其它的应用任务，为以后的研究提供了参考并奠定了基础。
上传时间： 2013-04-24
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随着计算机技术的不断发展，嵌入式系统以其功能强大、可靠性高、体积小、功耗低等诸多优点，适应了社会信息化、网络化、智能化的发展需求，比一般的通用PC系统具备更大的优越性，在各行业领域内获得了广泛的应用。GPS定位导航技术与计算机技术的融合在近几年来现代信息通信领域内发展迅速。 目前，GPS定位导航技术主要应用于大地测量与车辆定位领域，个人应用方面相对较欠缺。因此，发展应用于个人的手持GPS定位导航系统拥有广泛的市场空间。鉴于这种情况，本文设计开发了一款基于ARM处理器与GPS接收模块的手持定位导航系统，系统通过采用功能强大、成本低廉的嵌入式Linux操作系统，充分发挥ARM处理器的高性能低功耗特点，提升了系统特性。 论文的主要内容： 1．分析了GPS定位导航技术的发展现状和基本原理，研究了如何实现基于ARM处理器定位导航系统的设计方案。在此基础上，建立了满足手持定位导航系统功能需求的软、硬件平台，包括硬件平台中各模块的组成与连接，以及软件平台中系统启动代码、操作系统的移植，文件系统的制作。 2．设计实现了GPS模块与ARM处理器的通信功能、电子地图的显示功能、人机交互的控制功能。各功能模块在设计中包括了接口和外设的驱动程序，以及应用程序两部分。通信功能模块中，GPS模块实时接收GPS定位卫星数据，并通过RS-232接口向处理器传输数据；电子地图显示以及人机交互的功能模块中，使用MiniGUI图形用户界面支持系统，实现了在LCD触摸屏上显示电子地图以及基本定位导航控制等人机交互的功能。 3．测试了系统各模块的功能，给出了系统的实现结果，根据测试结果分析了系统设计中的不足，并提出了对系统未来改进目标的设想。
上传时间： 2013-04-24
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随着社会的不断进步，人们的生活与银行的关系越来越密切，在银行办理业务占去了人们很大一部分时间，据日常生活经验，在银行办理业务的人均排队时间达到了两个小时，这种等待大大的影响了人们的生活质量。为了解决这个问题，本文设计了一种具有操作方便、价格低廉等特性的银行缴费系统，该系统以当前强大的网络系统为基础，能够让用户足不出户就可以向银行缴纳水、电、燃气、电话等费用，极大的方便了人们的生活，具有广泛的应用前景。 本文首先介绍了银行卡缴费系统的硬件设计方案，包括串口、JTAG、以太网、音频、USB、LCD触摸屏等接口电路的设计及各模块之间的关联关系；接着详细介绍了基于单片机的磁卡读卡器的软、硬件工作原理，为其设计了基于串口的驱动程序；然后介绍了触摸屏的工作原理，重点介绍了触摸屏的校正算法。最后介绍了基于MiniGUI的缴费通系统软件的设计，给出了系统的联合调试结果。 本缴费系统使用ARM9内核的2440处理器作为核心处理器，其主要外设有网卡、磁卡读卡器和触摸屏，其中网卡用于系统和网络的连接，提供局域网、电话线、ADSL三种上网方式；读卡器用于读入用户银行卡信息；触摸屏用于人机交互，包括用户输入密码、缴费金额及向用户显示历史缴费信息等功能。软件部分底层采用嵌入式Linux操作系统，使用MiniGUI集成开发环境，通过触摸屏向用户提供友好的人机交互界面。 文章最后针对本课题的研究内容进行了总结，指出不足并对未来发展进行展望。
上传时间： 2013-05-21
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目前运动控制主要有两种实现方式,一是使用PLC加运动控制模块来实现：二是使用PC加运动控制卡来实现。两者各有优缺点,但两者有以下共同的缺点：一是由于它们儿乎都是采用通用微控制器(MCU和DSP)来实现电机控制,由于受CPU速度的限制,以及CPU的多个进程同时处理,故无法在控制精度和控制速度比较高的场合中应用。二是它们的设计只是把运动控制部件当作系统的一个部分,如果要完成一个机械设备的完整控制,还需要辅助有其他的数字量/模拟量控制设备。这样在提高了系统成本的同时,也降低了系统的可靠性。 论文设计了一种基于ARM+CPLD的高速运动控制器,该控制器采用高速的CPLD处理器来完成电机的闭环控制,辅助以NXP的32位ARM7TDMI处理器LPC231X来实现复杂的运动规划,使得运动控制精度更高、速度更快、运动更加平稳；同时为系统扩展了常规运动控制卡不具备的通用I/O接口,除开4轴运动控制所需要的8点高速脉冲输入和8点高速脉冲输出外,系统具有24点数字量输入(可选共阴或共阳),25点继电器输出,仅一台这样的专用设备就可以完成4轴运动控制和设备上其它开关量控制。 系统采用可移植的软、硬件设计。硬件上以运动控制部件为核心,可以方便的在ARM处理器预留的资源上扩展出数字输入,数字输出,AD输入,DA输出等常用功能模块。系统软件构架如下：在最上层,系统采用μC/OS-Ⅱ操作系统来完成系统任务调度；在底层,将底层设备的操作打包编写成底层驱动的形式,可直接供用户程序调用；在中间层,可根据不同的用户要求编写用户程序,再将其传递给μC/OS-Ⅱ来调度该用户程序。 将该运动控制器应用于工业应用中的套标机,在对套标机进行运动分解之后,结合套标机的电气特性,很好的实现了运动控制器在套标机上的二次开发,满足了套标机在现场中的应用。
上传时间： 2013-04-24
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温室技术是我国实现农业信息化的重要环节，温度是温室中的重要环境参数。实时控制是指在规定的时间内，系统必须做出相应的响应，是现代温室控制发展的更高要求。随着精细农业的发展，传统的大棚已经不能满足现代高精度、快速采集及响应的要求，由于温度的滞后性和难调控性，温度实时控制一直是温室控制的一大难题。 本课题整合了CPID与ARM的优点，提出运用CPID硬件来实现数据采集，移植实时操作系统到ARM来实现复杂算法控制，采用高精度数字传感器DS18820，并设计出混合PID模糊控制器来实现温室的变温管理，这对于现代温室的智能化控制有着十分重要的实际意义。较传统温室，优点在于(1)它改变以往依靠单片机软件来实现传感器周期性采集，改用CPID硬件产生数字传感器所需的读写时序，这种“以硬代软”的方案实时性好，且大大避免了软件运行时的不稳定性、系统冗余等先天缺陷。(2)操作系统能实现多任务、多线程以及友好的人机界面。 试验以华中农业大学的华北型机械通风式连栋塑料温室为试验模型，选择了ALTERA公司的EPM7128SLC84-15芯片和SAMSUNG公司的S3C44BOX芯片为目标板，以PC机为宿主机，设计了实时温度控制平台。 主要工作： (1)概述了温度实时测控的必要性并介绍了CPLD、ARM技术及嵌入式实时操作系统的发展。 (2)介绍了温度采集模块及CPLD与ARM通讯接口模块的设计。 (3)通过ARM存储模块、LCD显示模块、串口模块、Rt18019AS网口模块、uClinux操作系统模块等系统完成了本试验平台。 (4)介绍混合PID模糊控制算法并通过Simulink工具箱进行了仿真，得出混合PID模糊控制器较经典PID控制具有更快的动态响应、更小超调、抗干扰强的结论。 (5)最后，通过试验数据验证了整套系统实时采集的稳定性及可靠性，指出了本课题的不足之处和待改善的问题。
上传时间： 2013-04-24
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嵌入式操作系统是嵌入式系统应用的核心。完成简单功能的嵌入式系统一般不需要操作系统，但是随着所谓后PC时代的来临，嵌入式系统设计日趋复杂，嵌入式操作系统就必不可少了。一般而言，嵌入式操作系统不同于一般意义的计算机操作系统，它有占用空间小、执行效率高、方便进行个性化定制和软件要求固化存储等特点。 本文在讨论了嵌入式操作系统的基本理论之后，论述了MINIX 3操作系统的特点，指出了MINIX 3向嵌入式操作系统方面发展的意义和可行性。建立可移植代码是操作系统移植的首要步骤和重要途径，本文又论述了建立可移植代码的一般方法和过程。而后深入分析了MINIX 3操作系统的内核结构及组成部分，重组了内核目录树，列出了移植MINIX 3内核需要重新编写的内核接口。在MINIX 3已有代码的基础上，分离了一部分机器相关代码和体系结构不相关代码，建立了相应的可移植代码。 提到嵌入式，就不能不提ARM，ARM体系结构是目前最流行的嵌入式微处理器体系结构。本文就是针对ARM处理器体系结构来展开的，文中简单介绍了ARM处理器的情况，并且对应ARM体系结构修改了MINIX 3内核的部分代码。最后在深入分析了MINIX3操作系统进程调度算法和代码之后，结合软实时操作系统进程调度特点和要求，改进了MINIX 3进程调度策略，使之适合软实时操作系统的要求，并给出了修改后的相关源代码。
上传时间： 2013-06-24
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嵌入式测控系统和测控装置在工业生产过程控制、仪器仪表及自动化系统、智能楼宇监控等方面得到广泛的应用。由于嵌入式测控系统监控对象的多样性，因此通用性不是很强，传统的设计方法都是从底层的硬件设计开始，再设计专用的软件，导致设计周期长，重复工作多，成本增加。微电子技术和计算机技术的飞速发展，使得微处理器的性能和功能得到极大的提高，为通用型测控平台的构建奠定了基础。 本文提出了一种嵌入式测控平台的设计思路。采用主板和扩展板相结合的模块化设计，使嵌入式测控系统可以在一个标准化平台上进行构建。平台主板选用基于32位ARM7TDMI-S内核的微控制器LPC2292作为核心，加上以太网芯片、CPLD以及其它外围电路，构成了一个维持系统正常运行的最小系统。扩展功能模块包括ZigBee无线通信、USB、A/D、D/A、液晶触摸屏等模块，通过层叠式结构与主板连接。测控开发平台在功能、电路、结构上实现了可裁剪、可扩展，能满足大多数嵌入式测控系统的需求。 在实现嵌入式测控开发平台硬件设计的基础上，嵌入式测控平台引入了Nucleus Plus实时操作系统来完成系统资源的管理和任务的调度。文中提出了启动代码模版的概念，简化了移植操作系统的工作，提高了效率。 基于ARM的嵌入式测控开发平台为开发各种智能化、小型化现代测控系统提供了可重用、高性能、图形化、网络化软硬件基础平台和高效的开发模式。从而，大大缩短了软、硬件开发的周期，具有十分重要的意义。 作为在测控开发平台的基础上构建测控系统的实例，研制了气门弹簧负荷计算机自动分选系统的现场级控制器。
上传时间： 2013-06-16
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视频监控以其直观方便、准确、信息内容丰富而广泛应用于许多场合，已经渗透到交通、城市治安、国防等多种领域，甚至家庭安防，在人们的日常生活中扮演着越来越重要的作用。 由于传统的视频监控系统存在着结构复杂、稳定性可靠性不高、价格昂贵而且传输距离明显受限的缺点。近年来，随着计算机、网络、电子与通信、图像处理等技术的飞速发展，嵌入式网络视频监控技术应用而生。 本文针对视频监控系统的实际需求，结合嵌入式技术、图像处理技术和网络技术，设计并实现了一种实时性好、可靠性高、成本低的嵌入式网络视频监控系统。该系统以ARM9微处理器作为硬件平台，以具有开发资源丰富、免费等优势的Linux操作系统作为软件开发平台。该系统采用以太网作为网络传输介质，并使用TCP/IP网络协议。视频数据的传输协议选择了支持组播技术的RTP/RTCP传输协议，客户端在Linux下实现了基于SDL库视频显示。 论文首先描述了嵌入式系统与视频监控技术的发展及相关技术，分析了国内外视频监控系统的现状和发展趋势，对视频监控系统研究的背景和意义进行了阐述，并讨论了几种常见的视频监控解决方案，对几种目前流行的视频压缩算法进行了对比；然后，提出了嵌入式视频监控系统的软、硬件总体架构，并逐步对硬件平台和软件模块设计进行了选择和细化。其中，硬件平台根据视频数据采集以及处理需要选择了摄像头和存储器；软件设计中，首先完成了嵌入式系统的交叉开发环境搭建，针对ARM-Linux特性，完成了在开发板上操作系统和文件系统等移植，最后完成了Linux下V4L视频采集、JPEG图像压缩、RTP/RTCP网络传输、SDL库视频显示以及avi格式视频文件保存等。 此外，对系统构建过程中所用到的某些关键技木进行了较为详尽的探讨和研究，这对于从事相关科研工作的同仁们具有一定的参考价值。
上传时间： 2013-04-24
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本文在分析研究部队执勤信息化建设对无线数据传输技术需求的基础上，以无线数据传输技术和嵌入式系统研究为背景，按照嵌入式系统开发的流程和方法，以设计通用化、模块化软硬件平台为重点，解决无线数据传输系统设计关键技术为核心，设计了由32位嵌入式系统主控模块和射频收发模块组成的无线数据传输系统原型；并通过移植嵌入式实时操作系统--uC/OS-II，构造了系统软件开发平台；在此基础上，完成了系统相关驱动程序和通信协议等底层软件设计，为进一步扩展系统功能，实现工程应用打下了基础。 首先，论文比较了系统微处理器的选择，无线通信方式的选择，系统接口方式的选择等相关方案，分析了应用32位ARM处理器和嵌入式操作系统构建系统主控模块的优势，提出了系统的软硬件整体结构框架。 其次，从构建通用软、硬件平台的角度，重点介绍了LPC2138(ARM)微处理器和nRF401无线射频芯片主要特性及相关外围电路的设计，并对系统的硬件抗干扰措施进行了分析。在完成硬件电路设计的基础上，针对主控模块设计了启动代码，分析了uC/OS-II操作系统体系结构，进行了系统移植，形成了完整的软硬件开发平台。 最后，在学习研究uC/OS-II操作系统程序设计技术的基础上，讨论了系统相关驱动程序和通信协议等底层软件的开发方法，完成了基本的层次化，模块化软件设计，对系统无线传输功能进行了验证，并对系统将来的功能扩展和工程应用提出了构想。
上传时间： 2013-07-06
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